一腔长、成熟度
圖1所示為電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)成熟度的總結(jié)與比較湃交。根據(jù)成熟度不同可分為三個(gè)層次：
圖1 儲(chǔ)能技術(shù)成熟度
PHS- 抽水蓄能钢拧；CAES- 壓縮空氣拯爽；Lead-Acid: 鉛酸電池培己；NiCd: 鎳鎘電池碳蛋；NaS: 鈉硫電池；ZEBRA: 鎳氯電池省咨；Li-ion: 鋰電池肃弟；Fuel cell: 燃料電池；Metal-air: 金屬空氣電池零蓉；VRB: 液流電池笤受；ZnbBr: 液流電池；PSB: 液流電池敌蜂；Solar Fuel: 太陽能燃料電池箩兽；SMES: 超導(dǎo)儲(chǔ)能；Flywheel: 飛輪章喉； Capacitor/Supercapcitor: 電容/超級(jí)電容汗贫；AL-TES: 水/冰儲(chǔ)熱/冷系統(tǒng)；CES:低溫儲(chǔ)能系統(tǒng)秸脱；HT-TES：儲(chǔ)熱系統(tǒng)
(1)?成熟技術(shù)：抽水蓄能電站和鉛酸電池技術(shù)已經(jīng)成熟落包，其使用已超過100年。
(2)?基本成熟的技術(shù)：壓縮空氣儲(chǔ)能摊唇、鎳鎘電池咐蝇、鈉硫電池、鋰離子電池巷查、液流電池有序、超導(dǎo)磁能、飛輪岛请、電容旭寿、儲(chǔ)熱/冷等技術(shù)已經(jīng)完成研發(fā)并開始商業(yè)化，但是還沒有大規(guī)模普遍應(yīng)用髓需，它們的競爭力和可靠性仍然需要電力企業(yè)和市場來進(jìn)一步檢驗(yàn)许师。
(3) 正在研發(fā)的技術(shù)：燃料電池、金屬-空氣電池和太陽能燃料正在研發(fā)中僚匆，雖然它們在技術(shù)上并沒有達(dá)到商業(yè)成熟的程度微渠，但已經(jīng)通過了多個(gè)科研機(jī)構(gòu)的研究論證。另一方面咧擂，由于能源成本和環(huán)境問題的驅(qū)動(dòng)逞盆，這幾種技術(shù)在不久的將來將具有巨大的商業(yè)潛力。
二松申、功率和放電時(shí)間
表1對各種類型電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率和放電時(shí)間進(jìn)行了比較云芦，根據(jù)它們的應(yīng)用情況，大體上分為三種類型：
(1)?能源管理：抽水儲(chǔ)能贸桶、壓縮空氣儲(chǔ)能適合于規(guī)模超過100MW和能夠?qū)崿F(xiàn)每天持續(xù)輸出的應(yīng)用舅逸，可用于大規(guī)模的能源管理，如負(fù)載均衡皇筛、輸出功率斜坡/負(fù)載跟蹤琉历。大型電池、液流電池水醋、燃料電池旗笔、太陽能電池和儲(chǔ)熱/冷適合于10~100MW的中等規(guī)模能源管理。
(2)?電力質(zhì)量：飛輪拄踪、電池蝇恶、超導(dǎo)磁能、電容反應(yīng)速度快（約毫秒）惶桐，因此可用于電能質(zhì)量管理包括瞬時(shí)電壓降撮弧、降低波動(dòng)和不間斷電源等，通常這類儲(chǔ)能設(shè)備的功率級(jí)別小于1MW姚糊。
(3)?電能橋接：電池想虎、液流電池和金屬-空氣電池不僅要有較快的響應(yīng)（約小于1秒），還要有較長的放電時(shí)間（1小時(shí)）叛拷，因此比較適合橋接電能舌厨。通常此類型應(yīng)用程序的額定功率為100kW~10MW。
表1 各種儲(chǔ)能技術(shù)性能比較
表2 各種儲(chǔ)能技術(shù)性能比較(續(xù)）
三忿薇、儲(chǔ)存周期
表1還給出了各種儲(chǔ)能技術(shù)的能量自耗散率裙椭，其中抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能署浩、燃料電池揉燃、金屬-空氣電池、太陽燃料和液流電池等的自耗散率很小筋栋，因此均適合長時(shí)間儲(chǔ)存炊汤。鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰電池抢腐、儲(chǔ)熱/冷等具有中等自放電率姑曙，儲(chǔ)存時(shí)間以不超過數(shù)十天為宜。飛輪迈倍、超導(dǎo)磁能伤靠、電容每天有相當(dāng)高的自充電比，只能用在最多幾個(gè)小時(shí)的短循環(huán)周期啼染。
四宴合、成本
成本是影響儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)性的最重要因素之一。表1分別列出了以每千瓦時(shí)迹鹅、每千瓦卦洽、每千瓦時(shí)-循環(huán)為單位的各種儲(chǔ)能技術(shù)的成本⌒迸铮可見阀蒂，就每千瓦時(shí)的成本而言，壓縮空氣打肝、金屬-空氣電池脂新、抽水儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱技術(shù)成本較低粗梭。與其它形式儲(chǔ)能系統(tǒng)相比争便，在已經(jīng)成熟的儲(chǔ)能技術(shù)中壓縮空氣儲(chǔ)能的建設(shè)成本最低，抽水儲(chǔ)能次之断医。盡管電池的成本近年來下降很快滞乙，但同抽水儲(chǔ)能系統(tǒng)相比仍然較高。超導(dǎo)磁能鉴嗤、飛輪斩启、電容單位輸出功率成本不高，但從儲(chǔ)能容量的角度看醉锅，價(jià)格很貴兔簇，因此它們更適用于大功率和短時(shí)間應(yīng)用場合∮菜＃總體而言垄琐，在所有的電力儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能的每千瓦時(shí)儲(chǔ)能和釋能的成本都是最低的经柴。盡管近年來電池和其他儲(chǔ)能技術(shù)的周期成本已在大幅下降狸窘，但仍比抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能的成本高出不少。
對于表1坯认，進(jìn)行以下說明：
（1）表1所有成本均按照2009年美元匯率換算成美元翻擒；
（2）壓縮空氣儲(chǔ)能每千瓦成本除了電站建造成本氓涣，還包括儲(chǔ)氣室建設(shè)成本，后者與儲(chǔ)氣量大小有關(guān)陋气；
（3）電池成本中不包括電池更換費(fèi)用劳吠；
（4）各儲(chǔ)能系統(tǒng)每千瓦小時(shí)發(fā)電成本（以COST表示）計(jì)算公式如下：
對于壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)：
其它儲(chǔ)能系統(tǒng)：
五、效率
各種電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電循環(huán)效率如圖2所示恩伺「氨常可見椰拒，儲(chǔ)能系統(tǒng)的循環(huán)效率大致可以分為三種：
(1)?極高效率：超導(dǎo)磁能晶渠、飛輪、超大容量電容和鋰離子電池的循環(huán)效率超過90%燃观；
(2)?較高效率：抽水蓄能褒脯、壓縮空氣儲(chǔ)能、電池（鋰離子電池除外）缆毁、液流電池和傳統(tǒng)電容的循環(huán)效率為60%~90%番川；
(3)低效率：金屬-空氣電池、太陽燃料脊框、儲(chǔ)熱/冷的效率低于60%颁督；
效率計(jì)算公式一般分兩種，基于熱力學(xué)第一定律的儲(chǔ)能系統(tǒng)效率計(jì)算式：
上式適用于能量以機(jī)械能或電磁能形式儲(chǔ)存的儲(chǔ)能系統(tǒng)浇雹。
對于儲(chǔ)熱/冷系統(tǒng)沉御，除了上式，往往還需從能量品位的角度評(píng)價(jià)儲(chǔ)能過程昭灵。
基于熱力學(xué)第二定律的儲(chǔ)能系統(tǒng)效率計(jì)算式：
六吠裆、能量密度和功率密度
表2還列出了各種儲(chǔ)能技術(shù)的能量密度和功率密度，其中能量密度等于存儲(chǔ)能量除以裝置體積（或質(zhì)量）烂完，功率密度等于額定功率除以存儲(chǔ)設(shè)備的體積（或質(zhì)量）试疙。可見抠蚣，盡管金屬-空氣電池和太陽能燃料的循環(huán)效率很低祝旷，但是它們卻有極高的能量密度（~1000Wh/kg），而電池嘶窄、儲(chǔ)熱/冷和壓縮空氣儲(chǔ)能具有中等水平的能量密度怀跛。抽水儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁能护侮、電容和飛輪的能量密度最低敌完，通常在30Wh/kg以下。然而羊初，超導(dǎo)磁能滨溉、電容和飛輪的功率密度是非常高的什湘，它們更適用于大放電電流和快速響應(yīng)下的電力質(zhì)量管理。鈉硫電池和鋰離子電池的能量密度比其它傳統(tǒng)電池的高晦攒，液流電池的能量密度比傳統(tǒng)電池稍低（應(yīng)該注意的是闽撤，不同廠商生產(chǎn)的相同類型的儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)在能量密度數(shù)據(jù)有所不同）。
表2各儲(chǔ)能系統(tǒng)能量密度計(jì)算式為：
或
脯颜，以下是不同儲(chǔ)能系統(tǒng)所儲(chǔ)存的能量值E哟旗。
（1）抽水蓄能儲(chǔ)存的機(jī)械能計(jì)算式為：
其中H為水位高度，g為重力加速度栋操，V為水庫容量闸餐，為水密度。
（2）壓縮空氣儲(chǔ)存的能量計(jì)算式為：
其中P為絕對壓力矾芙，V為儲(chǔ)氣容積舍沙，m為儲(chǔ)存的空氣質(zhì)量，R為理想氣體常數(shù)剔宪，T為絕對溫度拂铡，V1-V2為壓縮過程前后空氣體積。
（3）飛輪儲(chǔ)存的機(jī)械能計(jì)算式為：
其中J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量葱绒，為飛輪角速度感帅。
（4）超導(dǎo)儲(chǔ)能儲(chǔ)存的電能計(jì)算式為：
其中L為線圈電感系數(shù)，I為線圈電流地淀。
（5）電容儲(chǔ)存的電能計(jì)算式為：
其中C為電容失球，V為電壓，Q為總的電荷骚秦。
（6）儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)存的熱量計(jì)算式為：
非相變儲(chǔ)熱：
其中m為儲(chǔ)熱介質(zhì)質(zhì)量她倘，T1，T2為吸熱前后溫度作箍，Cp為比熱容硬梁。
相變儲(chǔ)熱：
其中m為相變介質(zhì)質(zhì)量，為相變熱胞得，Cp為比熱容荧止，m為相變點(diǎn)。
七阶剑、使用壽命和循環(huán)次數(shù)
表2還比較了不同電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命和循環(huán)次數(shù)跃巡。可以看出牧愁，那些在原理上主要依靠電磁技術(shù)的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的循環(huán)周期非常長素邪，通常大于20000次。例如猪半，包括超導(dǎo)磁能和電容器兔朦。機(jī)械能或儲(chǔ)熱系統(tǒng)（包括抽水蓄能偷线、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪沽甥、儲(chǔ)熱/冷）也有很長的循環(huán)周期声邦。由于隨著運(yùn)行時(shí)間的增加會(huì)發(fā)生化學(xué)性質(zhì)的變化，因此電池和液流電池的循環(huán)壽命較其它系統(tǒng)低摆舟。
關(guān)于微控新能源
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面向未來能源“更清潔汗茄、高密度、數(shù)字化”的三大趨勢铭若，公司持續(xù)致力于為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供能源運(yùn)輸洪碳、儲(chǔ)存、回收叼屠、數(shù)據(jù)化管理提供系統(tǒng)解決方案瞳腌。
